樞紐變電站線路主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)

1.引言1.1概述變電站是電力系統(tǒng)輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著變換電壓、接受和分配電能、調(diào)整電壓以及控制電力流向的重要任務(wù)，直接影響電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其主要有升壓變電站、主網(wǎng)變電站、二次變電站以及配電站之分。電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。變電所是電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站是供電系統(tǒng)的樞紐，在生產(chǎn)和生活中占有特殊重要的地位。電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性好，便于擴(kuò)建。但是電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障中最常見、危害最大的是各種形式的短路。為此，需要安裝各種形式的保護(hù)裝置，用分層控制方式實(shí)施安全監(jiān)控系統(tǒng)，對包括正常運(yùn)行在內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控，以確保電力系統(tǒng)安全正常且更好的運(yùn)行。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要以220kv樞紐變電站為設(shè)計(jì)對象內(nèi)容大致包括：分析原始資料繪制電氣一次回路主接線圖、確定變電所變壓器容量的選擇、三相不對稱短路電流的計(jì)算、主變壓器保護(hù)的配置和計(jì)算、各電壓等級線路的保護(hù)配置等。1.2我國變電所現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢變電技術(shù)的發(fā)展與電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備的制造水平密切相關(guān)。近年來，為了滿足經(jīng)濟(jì)快速增長對電力的需求，我國電力工業(yè)也在高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前我國建成的500kV變電所有近200座，220kV變電所有幾千座；500kV電網(wǎng)已成為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，大經(jīng)濟(jì)區(qū)之間實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，最終將實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。電氣設(shè)備的制造水平也在不斷提高，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量都有了較大的改進(jìn)。除空氣絕緣的高壓電氣設(shè)備外，GIS、組合化、智能化、數(shù)字化的高壓配電裝置也有了新的發(fā)展；計(jì)算機(jī)監(jiān)控微機(jī)保護(hù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中全面推廣采用；代表現(xiàn)代輸變電技術(shù)最高水平的750kV直流輸電，500kV交流可控串聯(lián)補(bǔ)償也已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)行。我國電網(wǎng)供電的可靠性近年來也有了較大的提高，在發(fā)達(dá)國家連續(xù)發(fā)生嚴(yán)重的電網(wǎng)事故的同時(shí)，我國電網(wǎng)的運(yùn)行比較穩(wěn)定，保證了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)是綜合自動(dòng)化變電站與常規(guī)站的最明顯的區(qū)別之一，只有采用通信網(wǎng)絡(luò)，才可能節(jié)省大量電纜。因此必須保證通信網(wǎng)絡(luò)安全、可靠，傳輸速度滿足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)尤其依托于如今發(fā)展很快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更加簡單，性能也大大優(yōu)于以往的系統(tǒng)，并可解決以往系統(tǒng)中鏈路信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性問題，以及信號傳輸?shù)娜萘繂栴}。我國變電站的發(fā)展趨勢隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站的發(fā)展看來已經(jīng)越來越快，目前我國變電站的發(fā)展方向趨于以下幾個(gè)方面：1）數(shù)字化數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站三個(gè)主要的特征就是：一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。2）裝配化裝配式變電站是變電站建設(shè)的一場變革,改變了傳統(tǒng)的變電站電氣布局、土建設(shè)計(jì)和施工模式。采用全預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的建筑形式,通過工廠生產(chǎn)預(yù)制和現(xiàn)場裝配安裝兩大階段來建設(shè)變電站,大幅縮短了設(shè)計(jì)及建設(shè)周期,減少了變電站占地面積,節(jié)約了土地資源。隨著國網(wǎng)公司“兩型一化”的推廣,裝配式變電站在全國各地均成功試點(diǎn),成為今后變電站建設(shè)的一種新型模式。[1]3）智能化智能化電站的發(fā)展,特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn),以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用,使變電站所有信息的采集、傳輸實(shí)現(xiàn)全智能化處理提供了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的,隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運(yùn)行作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟,以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用,勢必對已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響,全智能化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。但是目前國內(nèi)外還沒有真正意義上智能化一次設(shè)備，一次設(shè)備的智能化仍然需要通過一定的二次設(shè)備來轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)，一般采用智能終端的模式。國內(nèi)目前進(jìn)行的數(shù)字化變電站項(xiàng)目，雖然大多采用此種方式，但是普遍沒有對開關(guān)內(nèi)部的二次回路進(jìn)行集成化改造，智能終端與開關(guān)整合度較低。4）自動(dòng)化自20世紀(jì)80、90年代起，國外和國內(nèi)先后開發(fā)研制成功了變電站所必須的集繼電保護(hù)、故障錄波、遠(yuǎn)動(dòng)功能、站內(nèi)監(jiān)控等功能為一體的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代了變電站常規(guī)的測量系統(tǒng)，如變送器、錄波器、指針式儀表等；取代了常規(guī)的操作控制盤、手控?zé)o功補(bǔ)償?shù)妊b置，以及常規(guī)的報(bào)警裝置如中央信號系統(tǒng)和光字牌等；取代了常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置等；使變電站的各種裝置和保護(hù)的信息，融合為一體，并可與上級調(diào)度中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，把變電站的自動(dòng)化程度提高到一個(gè)嶄新階段，大大提高了上級調(diào)度中心對變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行和遠(yuǎn)方操作的監(jiān)控能力，為實(shí)現(xiàn)變電站無人值班打下了基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。1.3原始資料簡要分析樞紐變電所有三個(gè)電壓等級，分別是220/110/35kv，為保證供電的可靠性需要裝設(shè)兩臺主變壓器，基本資料如下：1）為保證供電的可靠性，變電所220kv側(cè)采用單母線分段接線，系統(tǒng)用兩條架空線路向本所供電，cosθ=0.85。2）110kv側(cè)和35kv側(cè)除本所外無別的電源，110kv側(cè)采用雙母線接線,單母線分段運(yùn)行接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段接線。3）110kv側(cè)最大負(fù)荷45MVA，重要負(fù)荷占60%，最大一回負(fù)荷10MVA，cosθ=0.85。4）35kv側(cè)最大負(fù)荷20MVA，最大一回負(fù)荷6MVA，cosθ=0.8。5）220kv線路的主保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.5s。110kv出線過流保護(hù)時(shí)間為1.5s，35kv出線過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2s。6）220kv側(cè)綜合電抗X1=0.179；110kv側(cè)綜合電抗X2=1.667。2.電氣主接線設(shè)計(jì)2.1電氣主接線設(shè)計(jì)基本原則電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)在參考國家電氣主接線設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范，在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)基本原則：1）、可靠性：在安全運(yùn)行的同時(shí)能保證系統(tǒng)和用戶輸供電的可靠性及電能質(zhì)量。2）、靈活性：適用各種運(yùn)行方式，又便于檢修。3）、操作方便：主接線應(yīng)簡單清晰、布置對稱合理、運(yùn)行方便，使設(shè)備切換所需的操作步驟最少，操作力求簡單化。4）、經(jīng)濟(jì)性：在滿足以上三個(gè)條件的情況下，在建設(shè)變電站時(shí)應(yīng)該力求投資經(jīng)費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用最低。5）、便于擴(kuò)建：主接線除滿足當(dāng)前地需要外，還應(yīng)考慮將來有發(fā)展地可能性。要兼顧未來的負(fù)荷發(fā)展趨勢選擇合理的接線設(shè)計(jì)方案。2.2電氣接線方式以及優(yōu)缺點(diǎn)分析一、單母線接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰，操作方便，所需設(shè)備較少，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，當(dāng)某一元件需要檢修時(shí)，會導(dǎo)致整個(gè)配電裝置停電。適用范圍：6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回；35-63KV配電裝置出線回路數(shù)不超過3回；110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。二、單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電，能保證重要用戶供電的可靠性。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：6-10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)；35KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時(shí)；110-220KV配電裝置出線回路數(shù)為3-4回時(shí)。三、雙母線接線優(yōu)點(diǎn)：供電可靠,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障時(shí)，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。擴(kuò)建方便，向雙母線的左右任何的一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。便于試驗(yàn)，當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接至一組母線上。缺點(diǎn)：增加一組母線會使每回線路需要增加一組母線隔離開關(guān)。當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。適用范圍：6-10KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)；35KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)；110-220KV配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)，或110-220KV配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)。四、雙母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：雙母線分段可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的。由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題，而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：容易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)需要停運(yùn)線路。占地面積較大。適用范圍：一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回以上時(shí)時(shí)，母線才分段。五、雙母線帶旁路接線優(yōu)點(diǎn)：具有雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時(shí)，仍有繼續(xù)供電。缺點(diǎn)：旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機(jī)會，也使保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費(fèi)用較大。適用范圍：出線達(dá)到5個(gè)回路以上時(shí)，才增設(shè)專用的旁路斷路器，出線少于5個(gè)回路時(shí)，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。根據(jù)原始資料可見：220kv側(cè)采用單母線分段接線，110kv側(cè)采用用雙母線接線分段運(yùn)行，35kv側(cè)采用單母線分段運(yùn)行；在110kv側(cè)有重要負(fù)荷，所以主變壓器需要兩臺以保證供電的可靠性，由此可得樞紐變電所線路方案見圖1-1。下圖接線方式有以下優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性較高，有兩臺主變向系統(tǒng)供電，其中一臺停運(yùn)時(shí)可啟用另外一臺主變，并且當(dāng)35kv、220kv側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，可部分停電進(jìn)行搶修，保證了重要負(fù)荷的供電，操作靈活性較高。建設(shè)占用土地合理，投資相對比較少。圖1-1220kv樞紐變電所主接線設(shè)計(jì)圖3.主變壓器選擇3.1主變壓器容量和臺數(shù)的確定原則一、主變壓器容量選擇應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則： 1）裝單臺變壓器時(shí)，其額定容量Sn應(yīng)滿足所有用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Sc，并且應(yīng)該考慮負(fù)荷的發(fā)展留有一定的容量裕度，考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即：Sn≧（1.51～1.4）。 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%。 3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。二、主變壓器的臺數(shù)的確定有一下規(guī)則： 1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求。在有一級和二級負(fù)荷的變電所中，選擇兩臺主變壓器，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，主變壓器也可多于兩臺。 2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可選用兩臺主變壓器。 3）三級負(fù)荷一般選用一臺主變壓器，但是負(fù)荷較大時(shí)可選擇兩臺。 根據(jù)原始資料分析系統(tǒng)含有一級負(fù)荷，所以選擇采用兩臺主變壓器以保證系統(tǒng)供電的可靠性。3.2本所主變壓器容量的確定 單臺主變壓器獨(dú)立運(yùn)行，另外選一臺作為備用主變；根據(jù)原始資料有，110kv側(cè)最大負(fù)荷為45MVA，功率因數(shù)cosθ=0.85；35kv側(cè)最大功率為20MVA，功率因數(shù)cosθ=0.8，由此可得系統(tǒng)負(fù)荷的總負(fù)荷：根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷增長趨勢選取一定的裕度，所以單臺主變壓器的容量應(yīng)大于：3.3主變壓器相數(shù)的的選擇 選擇主變壓器的相數(shù)，需考慮如下原則： 1）當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)選用三相變壓器。 2）當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為500KV時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定選用三相變壓器、兩臺半容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機(jī)容量為300MW、并直接升壓到500KV的，宜選用三相變壓器。 3）對于500KV變電所，除需考慮運(yùn)輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時(shí)對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時(shí)，當(dāng)一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等，確定是否需要備用相。對于容量、阻抗、電壓等技術(shù)參數(shù)相同的兩臺或多臺主變壓器，首先應(yīng)考慮共用一臺備用相。備用相是否需要采用隔離開關(guān)和切換母線與工作相相連接，可根據(jù)備用相在替代工作相的投入過程中，是否允許較長時(shí)間停電和變電所的布置條件等工程具體情況確定。根據(jù)以上選擇原則以及原始資料分析，本變電站選用三相變壓器作為主變壓器。3.4繞組數(shù)量和連接方式的選擇在具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)的功率均達(dá)到該變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需要裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器一般選用三繞組變壓器。變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有丫和△，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用△連接。由于35KV采用丫連接方式，與220、110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當(dāng)變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時(shí)，否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網(wǎng)。因而就出現(xiàn)所謂三個(gè)或兩個(gè)繞組全星接線的變壓器。本設(shè)計(jì)中變電所具有三種電壓等級，即220kV、110kV和35kV，需選用三繞組變壓器，變壓器繞組的連接方式為丫/丫/△。3.5阻抗和調(diào)壓方式 國家電力設(shè)計(jì)相關(guān)資料指出相：變壓器各側(cè)阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定，潮流方向，無功分配，繼電保護(hù)，短路電流，系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等的方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對工程起決定性作用的因素來確定。變壓器的阻抗選擇實(shí)際上是指三個(gè)繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置。[7] 調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓還是手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)調(diào)壓方式（手動(dòng)調(diào)壓方式的變壓器便宜、維修方便）。近年來隨著對電壓質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器的質(zhì)量的提高，作為城市變電站，一般也都用有載調(diào)壓方式。綜合以上分析本設(shè)計(jì)中此變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。3.6冷卻方式 根據(jù)型號有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風(fēng)冷式。3.7主變壓器型式選定根據(jù)以上資料分析可選用兩臺的主變壓器型號為：SSF11-90000/220；額定容量(kVA)：90000；額定電壓（kV）:高壓—220±2×2.5%±4×2.5%；中壓—121；低壓—38.5連接組標(biāo)號：YN/yn0/d11；空載損耗(kW)：94；負(fù)載損耗（kW）：高-中：357； 高-低：113； 中-低：77；阻抗電壓（%）：高-中：14；高-低：23；中-低：7.2；空載電流（%）：0.5；4.短路電流計(jì)算4.1短路的原因、類型及后果一、短路的主要原因有以下幾點(diǎn)：1）電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化，遭受機(jī)械損傷，或者因雷擊、過電壓引起絕緣損壞。2）架空電線因大風(fēng)或者導(dǎo)線覆蓋冰引起電桿倒塌，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體管。3）電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良的設(shè)備缺陷引起的短路。4）運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)定而誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或者設(shè)備檢修后未拆除底線就加上電壓等。二、短路的類型主要有以下幾點(diǎn)：三相短路、兩相短路、單相接地、兩相接地。三、短路引起的后果主要有以下幾點(diǎn)：1）短路點(diǎn)附近支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，在導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，及電流產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。2）短路電流可能達(dá)到該回路額定電流的幾倍甚至幾十倍，某些短路場合電流可達(dá)幾萬甚至幾十萬安培。當(dāng)巨大的電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)，將會使導(dǎo)體發(fā)出大量熱量，造成導(dǎo)體熔化和絕緣損壞。同時(shí)巨大的電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。3）故障點(diǎn)往往有電弧產(chǎn)生，它可能燒壞故障元件本身，也可能殃及周圍設(shè)備。

4）電壓大幅下降，由于短路電流基本上都是感應(yīng)電流，它將產(chǎn)生磁性電樞反應(yīng)，使得發(fā)電機(jī)的端電壓下降，同時(shí)短路電流經(jīng)過線路、電抗器時(shí)還會增大他們的電壓損失，因此短路造成的后果就是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電壓降低，越靠近短路點(diǎn)處電壓降低越多。當(dāng)電壓降到額定電壓降60%左右而不能切除故障時(shí)，就可能造成電壓崩潰，引起大面積停電，這對用戶影響非常大。[7]5）如果短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而又持續(xù)時(shí)間較長，則可能使并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成大片停電，這是短路故障的最嚴(yán)重后果。

6）不對稱短路會產(chǎn)生零序電流，他會在鄰近的線路內(nèi)產(chǎn)生感性電動(dòng)勢，對附近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生影響。某些不對稱短路情況下，非故障的電壓將會超過額定值，引起“工頻電壓升高”，從而增高了系統(tǒng)的電壓水平。4.2短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算為以下工作提供依據(jù)：1）設(shè)備選型，特別是斷路器的滅弧容量和最大開斷電流。2）繼保定值，確保準(zhǔn)確性和靈敏度。3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，必要時(shí)需要增設(shè)電抗器。4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，短路電流大小涉及電動(dòng)力的影響。4.3系統(tǒng)元件標(biāo)幺值計(jì)算 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)及各元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計(jì)算。在實(shí)際中，當(dāng)電力系統(tǒng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的10%，或者電力系統(tǒng)容量超過用戶（含企業(yè)）供配電系統(tǒng)容量的50倍時(shí)，就可將電力系統(tǒng)視為“無限大容量電源”按這種假設(shè)所求得的短路電流雖較實(shí)際值偏大一些，但不會引起顯著誤差以致影響所選電氣設(shè)備的型式。另外，由于按無限大電力系統(tǒng)計(jì)算得到的短路電流是電氣裝置所通過的最大短路電流，因此，在初步估算裝置通過的最大短路電流或缺乏必需的系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，都可認(rèn)為短路回路所接的電源容量是無限大電力系統(tǒng)。由于在本設(shè)計(jì)的原始資料中未提及220kV系統(tǒng)、110kV系統(tǒng)的電源容量和等值電源內(nèi)阻抗，所以該系統(tǒng)可視為無限大容量系統(tǒng)處理。 1）主變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下：取，，則有：2）根據(jù)原始資料可知：220kv側(cè)綜合電抗標(biāo)幺值X1=0.125；110kv側(cè)綜合電抗標(biāo)幺值X2=1.667。3）系統(tǒng)簡化電路圖4-1所示:圖4-1樞紐變電站簡化電路圖4.4三相短路電流計(jì)算4.4.1220KV母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流等效電路圖及簡化過程如圖4-2所示。(a)(b)(c)（d）(e)圖4-2220Kv側(cè)等效電路圖及簡化過程等效電路圖計(jì)算過程如下：因?yàn)槭菬o限大電源容量系統(tǒng)，所以次暫態(tài)短路電流為：有名值為：沖擊電流瞬時(shí)值：短路電流的最大有效值：短路容量：4.4.2110KV母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流計(jì)算等效電路圖及簡化過程如圖4-3所示。（a）（b）(c)圖4-3110Kv側(cè)等效電路圖及簡化過程圖等效電路圖簡化過程如下：因?yàn)槭菬o限大電源容量系統(tǒng)，所以次暫態(tài)短路電流為：沖擊電流瞬時(shí)值：短路電流的最大有效值：短路容量：4.4.335KV母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流計(jì)算等效電路圖及簡化過程如圖4-4所示。 （a）（b） (c) (d)圖4-435Kv側(cè)等效電路圖及簡化過程圖等效電路圖化簡計(jì)算過程：沖擊電流：短路電流的最大有效值：短路容量：4.5兩相短路電流計(jì)算4.5.1220KV母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流計(jì)算設(shè)系統(tǒng)中K1點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：4.5.2110KV母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流計(jì)算設(shè)系統(tǒng)中K2點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：4.5.335KV母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流計(jì)算設(shè)系統(tǒng)中K3點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：5.主變壓器保護(hù)5.1變壓器保護(hù)的配置原則 為了防止變壓器在發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)： 1）針對變壓器內(nèi)部的各種短路及油面下降應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，其中輕瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作于信號，重瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器。帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器充油調(diào)壓開關(guān)，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘。 2）應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器。 3）對由外部相間短路引起的變壓器過電流，根據(jù)變壓器容量和運(yùn)行情況的同以及對變壓器靈敏度的要求不同，可采用過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)、負(fù)序電流和單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘；同時(shí)可作為變壓器內(nèi)部短路及相應(yīng)母線及出線的后備保護(hù)。 4）為防止變壓器相間斷路，可裝設(shè)阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 5）對110kV及以上中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設(shè)零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 6）為防止大型變壓器過勵(lì)磁，可裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)及過電壓保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 7）為防御長時(shí)間的過負(fù)荷對設(shè)備的損壞，應(yīng)根據(jù)可能的過負(fù)荷情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號。 8）對變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按變壓器標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，裝設(shè)作用于信號或動(dòng)作于跳閘的裝置。5.2瓦斯保護(hù)5.2.1瓦斯繼電器的類型及瓦斯保護(hù)原理 1）目前，國內(nèi)采用的氣體繼電器按結(jié)構(gòu)分類有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種類型。 2）瓦斯保護(hù)主要由瓦斯繼電器構(gòu)成，瓦斯繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管中。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器內(nèi)部充滿變壓器油，如出現(xiàn)故障時(shí)，絕緣物或變壓器油分解產(chǎn)生氣體聚集在繼電器容器的上部，迫使繼電器浮子下降，當(dāng)浮子降至某一限位時(shí)，將接點(diǎn)接通，發(fā)出報(bào)警信號或掉閘。若因變壓器漏油而使油面降低時(shí)同樣發(fā)出報(bào)警信號。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，將會出現(xiàn)油涌浪現(xiàn)象，在管路內(nèi)產(chǎn)生油流，沖擊繼電器的擋板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擋板運(yùn)動(dòng)到某一限定位置時(shí)，跳閘接點(diǎn)接通，切斷與變壓器聯(lián)接的所有電源。由于故障電流的作用，使附近的絕緣物或絕緣油分解而產(chǎn)生氣體，同時(shí)由于氣體上升會引起油流的變化，利用這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)的保護(hù)范圍是變壓器內(nèi)部的相間短路；匝間短路；匝間與鐵芯或外皮短路；鐵芯故障；油面下降或漏油；分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等故障。5.2.2動(dòng)作原因及瓦斯保護(hù)整定 1)動(dòng)作的原因；變壓器的輕瓦斯保護(hù)，一般接于信號，表示變壓器運(yùn)行異常，其原因可能是變壓器加油、濾油或者冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)，空氣進(jìn)入變壓器；可能是溫度下降或漏油，致使油面緩慢降低；因變壓器本身絕緣損壞等故障而產(chǎn)生少量氣體；再有可能是輕瓦斯保護(hù)回路發(fā)生接地。變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作掉閘的原因可能是變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障，內(nèi)部發(fā)生穿越性短路故障或二次保護(hù)回路有故障，保護(hù)誤動(dòng)作。 2)瓦斯保護(hù)的整定；瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250～300cm3，變壓器容量在10000kVA以上時(shí)，一般整定值為250cm3，氣體容積整定是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來實(shí)現(xiàn)的。重瓦斯保護(hù)油流速度的整定值為0.6～1.5m/s，油流速度以導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn),而不依據(jù)繼電器之流速。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)油管中油流速整定為0.6～1m/s時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。在變壓器發(fā)生外部故障時(shí),由于穿越性故障電流的影響，在油管中油流速度可達(dá)0.4～0.5m/s。因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，可將油流速度整定為1m/s左右。5.2.3動(dòng)作后的處理 動(dòng)作后的處理；瓦斯保護(hù)動(dòng)作后。應(yīng)立即對其進(jìn)行認(rèn)真檢查，仔細(xì)分析，正確判斷，并采取措施處理。瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號時(shí)：應(yīng)立即對變壓器進(jìn)行檢查，查明動(dòng)作原因，區(qū)分看是否因積聚空氣、油面降低、二次回路故障或變壓器內(nèi)部故障造成。如瓦斯繼電器內(nèi)有氣體，則應(yīng)記錄氣體量，觀察氣體的顏色及試驗(yàn)是否可燃，并取氣樣及油樣做色譜分析?？筛鶕?jù)有關(guān)規(guī)程和導(dǎo)則判斷變壓器的故障性質(zhì)。色譜分析，就是用色譜儀對收集的氣體所含的H2、O2、CO2、CH4、C2H6、C2H4等進(jìn)行定性和定量分析，根據(jù)所含組分和含量準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢。在運(yùn)行中因換油或補(bǔ)油時(shí)空氣進(jìn)入變壓器本體后空氣沒有排凈引起氣體繼電器動(dòng)作是較常見的故障之一。表5-1是氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求。表5-1氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障原因處理要求無色、無臭、不可燃變壓器含有空氣允許繼續(xù)運(yùn)行灰白色、有劇臭、可燃紙質(zhì)絕緣物燒毀應(yīng)立即停電檢修黃色、難燃木質(zhì)絕緣物部分燒毀應(yīng)停電檢修深灰色會黑色、易燃油內(nèi)閃絡(luò)、油質(zhì)炭化分析油樣，必要時(shí)停電檢修5.3主變壓器的差動(dòng)保護(hù) 根據(jù)GB50062-1992規(guī)定10000kVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行變壓器和63000kVA及以上并列運(yùn)行變壓器應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)；當(dāng)電流速斷保護(hù)不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，宜裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。所以在本設(shè)計(jì)中主變壓器的主保護(hù)包括除了瓦斯保護(hù)以外還應(yīng)曾設(shè)差動(dòng)保護(hù)。5.3.1差動(dòng)保護(hù)原理 在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，記為Iub(I2)，Iub稱為變壓器一、二次側(cè)不平衡電流。當(dāng)變壓器在正常運(yùn)行或者差動(dòng)保護(hù)區(qū)外短路時(shí)，流入繼電器的不平衡電流Iub小于繼電器的動(dòng)作電流即：Iub<Iop,不發(fā)生保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，Iub遠(yuǎn)大于繼電器的動(dòng)作電流Iop，繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)切斷變壓器兩側(cè)的斷路器，切除短路故障。（a）（b）（a）發(fā)生短路故障時(shí)（b）正常運(yùn)行時(shí)圖5-1差動(dòng)保護(hù)原理圖5.3.2差動(dòng)保護(hù)裝設(shè) 為了提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏性，在變壓器正常運(yùn)行或者短路發(fā)生在保護(hù)區(qū)外時(shí)應(yīng)該盡可能減少流入繼電器的不平衡電流，甚至使之為零。而變壓器的連接、電流互感器的變比、變壓器勵(lì)磁涌流都會引起不平衡電流Iub改變。因此，將變壓器星型連接線側(cè)的互感器接成三角形接線，變壓器三角形連接線側(cè)的互感器接成星型連接能一定程度上消除由相位引起的不平衡電流；改變兩側(cè)電流互感器的變比能一定程度上改變不平衡電流Iub的大??；而由勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流無法消除，只能采取相應(yīng)的措施一定程度上減小不平衡電流。5.4變壓器縱差動(dòng)保護(hù) 所謂變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)?？v差動(dòng)保護(hù)裝置，一般用來保護(hù)變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內(nèi)部故障，通常只作后備保護(hù)。5.4.1縱差動(dòng)保護(hù)原理 220kV-500kV電力變壓器縱差保護(hù)，一般由以下四個(gè)部分構(gòu)成：差電流速斷、比率制動(dòng)、勵(lì)磁涌流檢測、過勵(lì)磁電流檢測。 變壓器縱差保護(hù)的原理要求變壓器在正常運(yùn)行和縱差保護(hù)區(qū)（縱差保護(hù)區(qū)為電流互感器TA1、TA2之間的范圍）外故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器中的不平衡電流為零，保證縱差保護(hù)不動(dòng)作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護(hù)的正確工作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)電流相等。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部本身發(fā)生故障時(shí)，短路點(diǎn)成為一個(gè)新的端子，此時(shí)電流大于0，但是實(shí)際上在外部發(fā)生短路時(shí)還存在一個(gè)不平衡電流。事實(shí)上，外部發(fā)生短路故障時(shí)，因?yàn)橥獠慷搪冯娏鞔?，特別是暫態(tài)過程中含有非周期分量電流，使電流互感器的勵(lì)磁電流急劇增大，而呈飽和狀態(tài)使得變壓器兩側(cè)互感器的傳變特性很難保持一致，而出現(xiàn)較大的不平衡電流。因此采用帶制動(dòng)特性的原理，外部短路電流越大，制動(dòng)電流也越大，繼電器能夠可靠制動(dòng)。5.4.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)要求 1）動(dòng)作速度快，縱差動(dòng)保護(hù)應(yīng)及時(shí)對保護(hù)區(qū)內(nèi)各種短路故障做出動(dòng)作，一般動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于30ms。 2）在變壓器空載投入或切除穿越性短路后會出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，導(dǎo)致縱差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，因此應(yīng)采取防止變壓器出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)誤動(dòng)作的措施。 3）在變壓器過勵(lì)磁時(shí)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作（僅適用于500kV變壓器）。 4）當(dāng)發(fā)生穿越性短路，差動(dòng)回路內(nèi)出現(xiàn)最大不平衡電流時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。 5）在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路，電流互感器飽和時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)拒動(dòng)或延遲動(dòng)作。 6）在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，短路電流中含有諧波分量時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)拒動(dòng)或延遲動(dòng)作。5.5變壓器相間后備保護(hù)配置原則及接線 壓器相間故障后備保護(hù)的作用主要是防御外部相間短路引起的變壓器過電流，其保護(hù)范圍延伸到母線和線路。保護(hù)的整定值和動(dòng)作時(shí)間要與相鄰元件的保護(hù)相配合。為縮短保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和滿足選擇性的要求，保護(hù)可帶方向。不帶方向或方向指向變壓器的相間故障后備保護(hù)，對變壓器內(nèi)部和引線的相間故障也有保護(hù)作用。變壓器相間短路后備保護(hù)帶延時(shí)動(dòng)作與相應(yīng)的斷路器。5.5.1配置原則1）66kV及以下變壓器采用過電流保護(hù)，作相間短路后備保護(hù)。2）110～220kV降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，用過電流保護(hù)不能滿足靈敏度要求時(shí)，采用負(fù)荷電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)。3）阻抗保護(hù)，對220kV以上的變壓器，當(dāng)系統(tǒng)保護(hù)間配合有要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)，保護(hù)配置要簡化。 本次設(shè)計(jì)中，220kV降壓變壓器采用過電流保護(hù)即可滿足要求。5.5.2配置方式 對降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，根據(jù)各側(cè)接線、連接的系統(tǒng)和電源情況的不同，應(yīng)配置不同的相間故障后備保護(hù)，該保護(hù)宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的故障。 單電源三繞組降壓變壓器相間短路后備保護(hù)應(yīng)裝設(shè)于低壓側(cè)和電源側(cè)。低壓側(cè)保護(hù)可設(shè)兩端時(shí)限，以較短時(shí)限斷開低壓側(cè)母聯(lián)或分段斷路器，以較長時(shí)限斷開變壓器低壓側(cè)斷路器。當(dāng)母聯(lián)或分段斷路器上裝有解列保護(hù)時(shí)，低壓側(cè)保護(hù)只設(shè)一個(gè)時(shí)限，只斷開變壓器低壓側(cè)斷路器。電源側(cè)相間短路后備保護(hù)應(yīng)設(shè)兩段時(shí)限，以較短時(shí)限（應(yīng)考慮與低壓及中壓側(cè)保護(hù)配合）斷開中壓側(cè)斷路器，以較長時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。5.6變壓器過負(fù)荷保護(hù) 為監(jiān)視過負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在變壓器的一側(cè)或幾側(cè)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則： 1）雙繞組變壓器，過負(fù)荷保護(hù)裝于高壓側(cè)。 2）單側(cè)電源的三繞組變壓器，當(dāng)三側(cè)容量相同時(shí)，過負(fù)荷保護(hù)只裝在高壓側(cè)。當(dāng)三側(cè)容量不相同時(shí)，在電源側(cè)和容量較小的一側(cè)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 3）兩側(cè)電源的三繞組變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器在三側(cè)均裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 4）自耦變壓器的過負(fù)荷保護(hù)與各側(cè)的容量比及負(fù)荷分布有關(guān)，而負(fù)荷的分布又取決于運(yùn)行方式及負(fù)荷的功率因數(shù)。故自耦變壓器的過負(fù)荷保護(hù)除按三繞組變壓器的過負(fù)荷保護(hù)配置原則裝設(shè)外，還要在公共繞組裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 考慮到220kV～500kV變壓器的過負(fù)荷大多數(shù)情況都是三相對稱的，故監(jiān)視各側(cè)過負(fù)荷的電流繼電器只裝在一相，各側(cè)過負(fù)荷保護(hù)共用一只時(shí)間繼電器，動(dòng)作于信號。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時(shí)也可動(dòng)作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。 由于本變電站主變屬于單側(cè)電源三繞組變壓器，且35kV側(cè)負(fù)荷較小。所以本設(shè)計(jì)過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)置于220kV側(cè)和35kV側(cè)。5.7變壓器保護(hù)整定計(jì)算5.7.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算變壓器整定計(jì)算數(shù)據(jù)如表5-2所示。表5-2變壓器整定計(jì)算數(shù)據(jù)序號名稱各側(cè)參數(shù)高壓側(cè)（H）中壓側(cè)（M）低壓側(cè)（L）1額定電壓（kV）23012138.52額定電流（A）2304389163各側(cè)接線YNynd114各側(cè)電流互感器二次接線△△Y5電流互感器的計(jì)算變比1043/12087/14285/16電流互感器實(shí)際選用變比140/1140/1800/17各側(cè)二次電流（A）4.3468.6963.5718基本側(cè)選擇————√9中間電流互感器的變比1.217/12.435/1——2）短路電流計(jì)算 由第4部分可知各側(cè)最大穿越性短路電流及最小短路電流如表5-3所示。表5-3各側(cè)最大穿越性短路電流及最小短路電流項(xiàng)目最大穿越短路電流（kA）最小短路電流（kA）220kV側(cè)15.140.329×54.986=18.090110kV側(cè)9.60.489×5.0204=2.45535kV側(cè)17.851.160×2.510=2.9123）縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性參數(shù)計(jì)算<1>縱差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流的整定——變壓器額定電流；——可靠系數(shù)，取1.3～1.5,本設(shè)計(jì)取1.5；——電流互感器的比誤差，10P型和TP型取0.03×2,5P型取0.01×2；——變壓器調(diào)壓引起得誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值；——由于電流互感器的電流比在采取補(bǔ)償方法以后仍未完全匹配而產(chǎn)生的誤差以及微機(jī)保護(hù)裝置本身所固有的誤差，一般取0.05。工程實(shí)用整定計(jì)算中可取。一般工程宜采取不小于的整定值。本設(shè)計(jì)?。骸?lt;2>起始制動(dòng)電流的整定。起始制動(dòng)電流宜取，本設(shè)計(jì)取。最小動(dòng)作電流及起始制動(dòng)電流計(jì)算值如表5-4所示。表5-4最小動(dòng)作電流及起始制動(dòng)電流計(jì)算值項(xiàng)目（A）（A）（A）（A）220kV側(cè)2301201.1800.5901.180110kV側(cè)4381204.0502.0254.05035kV側(cè)9168001.0970.5451097縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的特性曲線如圖5-2所示（折線ACD左上方為動(dòng)作區(qū)）：圖5-2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)特性曲線<3>動(dòng)作特性折線斜率s的整定縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于外部短路時(shí)流過差動(dòng)回路的不平衡電流，由于：其中：——外部短路時(shí)，最大穿越短路電流周期分量；——最大不平衡電流。又因?yàn)槿@組變壓器的最大不平衡電流計(jì)算公式如下（以低壓側(cè)為例）：其中：——變壓器高、中壓側(cè)調(diào)壓引起的相對誤差（對）而言，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值；——低壓側(cè)外部短路時(shí)，流過靠近故障側(cè)電流互感器的最大短路電流周期分量；——在所計(jì)算的外部短路時(shí)，流過高中壓側(cè)電流互感器電流的周期分量；——各側(cè)電流互感器的變比；——由于電流互感器的變比為完全匹配而產(chǎn)生的誤差,一般取0.05；——非周期分量系數(shù)；兩側(cè)同為TP級電流互感器，取1.0，同為P級電流互感器取1.5-2.0；——電流互感器同型系數(shù)，取1。所以： 低壓側(cè)：=（1×1×0.06×41.22/1200）+(0.05×41.22/120)+（0.05×41.22/120）=0.01924（kA）同理可求高壓側(cè)：=（0.06×6.677/120）+(0.05×6.677/120)=0.00306（kA） 中壓側(cè)：=（0.06×5.016/120）+(0.05×5.016/120)+（0.05×5.016/120）=0.003344(kA)由上可見在低壓側(cè)外部短路時(shí)不平衡電流最大，相應(yīng)的縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流：=1.5×=0.028855（kA）由此可得：得出相應(yīng)的制動(dòng)特性曲線圖5-3所示。A0.5451.097A0.5451.097圖5-3樞紐變電站縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)特性曲線<4>最大制動(dòng)系數(shù):式中最大制動(dòng)電流的選取，因差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)原理的不同以及制動(dòng)線圈的接線方式不同而會有很大差別，在實(shí)際工程計(jì)算應(yīng)根據(jù)縱差動(dòng)保護(hù)的工作原理和制動(dòng)回路的接線方式而定。<5>靈敏系數(shù)的計(jì)算縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏度系數(shù)應(yīng)按最小運(yùn)行方式下縱差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)變壓器引出線上兩相金屬性短路計(jì)算。根據(jù)計(jì)算最小短路電流和相應(yīng)的制動(dòng)電流，在動(dòng)作特性曲線上查得對應(yīng)的動(dòng)作電流，則靈敏系數(shù)為：滿足要求5.7.2相間后備保護(hù)的整定計(jì)算 過電流保護(hù)主要用于降壓變壓器，作為防御外部相間短路引起的變壓器過電流和變壓器內(nèi)部相間短路的后備保護(hù)。 1）兩臺變壓器并列運(yùn)行，考慮切除一臺時(shí)，余下變壓器所產(chǎn)生的過負(fù)荷電流，兩臺變壓器容量相同，故最大負(fù)荷電流：式中——最大負(fù)荷電流；——并列運(yùn)行變壓器臺數(shù)，取2；——每臺變壓器額定電流。為了保證選擇性，過電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)能躲過可能流過變壓器的最大負(fù)荷電流，即：式中為可靠系數(shù)，取1.3；為返回系數(shù)，取0.9；為電流互感器變比，此處取1。 2）保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)：≥1.3式中——后備保護(hù)區(qū)末端兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的最小短路電流。由第4部分可知，當(dāng)110kV母線發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)短路電流最小，所以：=8.31（kA） 則有：，符合靈敏度要求。5.7.3過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算 1）公式：其中K——可靠系數(shù)，取1.05；Kr——返回系數(shù)，電磁繼電器取0.85；In——保護(hù)安裝處額定電流 2）220kV側(cè)： 3）35kV側(cè)：6.各電壓等級線路保護(hù)配置6.1線路故障類型及特性1）兩相短路接地，故障兩相電壓相等，非故障相電流為零。2）兩相短路，非故障相電流為零，故障兩相電壓相等，電流互為相反數(shù)（即電流和為零）

3）單相短路接地，三相電壓和為零，三相電流相等

4）三相短路，三相電壓和為零，電流和為零6.2線路保護(hù)的配置 正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選擇包括：斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇。一、電氣設(shè)備選擇的一般原則： 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； 4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； 5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； 6）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號一致； 7）選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。同時(shí)，所選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如下表6-1所示。表6-1各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件序號電器名稱額定電壓（kA）額定電流(A額定容量(kVA)機(jī)械荷載(N)額定開斷電流(kA)短路穩(wěn)定性絕緣水平熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定1斷路器√√√√√√√2隔離開關(guān)√√√√√√3組合電器√√√√√√4負(fù)荷開關(guān)√√√√√√5熔斷器√√√√√√6電流互感器√√√√√√7電壓互感器√√√8電抗器√√√√√√9消弧線圈√√√√√10避雷器√√√√11封閉電器√√√√√√√12穿墻套管√√√√√√13絕緣子√√√√6.3斷路器和隔離開關(guān)的選擇斷路器的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，現(xiàn)一般選用真空、SF6、少油和壓縮空氣等斷路器作為10kV～220kV的開關(guān)電器。斷路器和隔離開關(guān)選型應(yīng)當(dāng)滿足如表6-2所示。表6-2斷路器隔離開關(guān)選型參數(shù)要求項(xiàng)目額定電壓額定電流開斷電流額定關(guān)合電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器隔離開關(guān)――同樣，隔離開關(guān)的選擇校驗(yàn)條件與斷路器相同，其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。6.3.1220kV主變、出線側(cè)1）主變斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流具體選擇及校驗(yàn)過程如下：<1>額定電壓選擇：<2>額定電流選擇：<3>額定開斷電流選擇：選擇LW6—220/2500，其技術(shù)參數(shù)如表6-3所示。表6-3LW6—220/2500技術(shù)參數(shù)型號額定工作電壓(kV)最高工作電壓(kV)額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關(guān)合電流（峰值）（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（kA）額定開斷時(shí)間(s)固有分閘時(shí)間(s)LW6-220/2500220252250040100401000.060.036<4>熱穩(wěn)定校驗(yàn)：It2t>Qk設(shè)主保護(hù)和后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0s和1.5s。熱穩(wěn)定電流計(jì)算時(shí)間：因?yàn)槭菬o限大電源系統(tǒng)，所以，可知It2t>Qk，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。<5>動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?所以滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，具體參數(shù)如表6-4所示。表6-4LW6—220/2500具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)LW6—220/2500220kV220kV330.66A2500A15.14kA40kA38.54kA100kA357.58640038.54kA100kA由表可知，所選斷路器滿足要求。2)出線斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：由上表5-4可知LW6—220/2500同樣滿足出線斷路器的選擇。其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)相同，所以220kv側(cè)出線斷路器選擇LW6—220/2500。3)主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)過程如下：<1>額定電壓選擇：<2>額定電流選擇：選擇GW6—220D/2000，其技術(shù)參數(shù)如表6-5所示。表6-5GW6—220D/2000技術(shù)參數(shù)型號額定電壓kV額定電流A3s熱穩(wěn)定電流（kA）動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GW6—220D/2000220200040100<3>熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，﹥=357.58所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。<4>動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=100kA＞=38.54kA,所以，滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)要求。具體參數(shù)如表6-6所示。表6-6GW6—220D/2000具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)GW6—220D/2000220kV220kV330.66A2000A357.5438.54kA100kA由表可知，所選隔離開關(guān)滿足選擇要求。4）出線隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)：流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流：由上表5-6可知，GW6—220D/2000同樣滿足出線隔離開關(guān)的選擇要求。其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)與主變側(cè)隔離開關(guān)的校驗(yàn)相同。所以選擇GW6—220D/2000作為220kv出線側(cè)隔離開關(guān)5）母聯(lián)、旁路斷路器及隔離開關(guān)的選擇由于220KV母聯(lián)、旁路斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與主變2200KV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同的設(shè)備，而且動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)亦滿足要求。所以選用LW6—220/2500型六氟化硫斷路器和GW6—220D/2000型隔離開關(guān)。6.3.2110kV主變、出線側(cè)1）主變斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：具體選擇及校驗(yàn)過程如下： <1>額定電壓選擇： <2>額定電流選擇： <3>額定開端電流選擇：選擇LW14—110/2000，技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-7所示。表6-7LW14—110/2000技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定工作電壓(kV)最高工作電壓(kV)額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關(guān)合電流（峰值）（kA）3s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（kA）全開斷時(shí)間(s)固有分閘時(shí)間(s)LW14-110/2000110126200031.58031.5800.050.025<4>熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，設(shè)主保護(hù)和后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0s和1.5s，則熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間：因?yàn)槭菬o限大電源系統(tǒng)，所以所以，，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。<5>動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，其具體參數(shù)如表6-8所示。表6-8LW14—110/2000具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)LW14—110/2000110kV110kV661.33A2000A9.60kA31.5kA24.44kA80kA142.8524.44kA80kA由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。2）出線斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：由上表可知LW14—110/2000同樣滿足出線斷路器的選擇。其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)的相同。所以110kv出線斷路器應(yīng)選擇LW14—110/2000。由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。3）主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)<1>額定電壓選擇：具體參數(shù)如表6-9所示。表6-9LW14—110/2000具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)LW14—110/2000110kV110kV1259.67A2000A9.60kA31.5kA24.44kA80kA142.8524.44kA80kA<2>額定電流選擇：選擇GW4—110D/2000—100，其技術(shù)參數(shù)如表6-10所示。<3>熱穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。表6-10GW4—110D/2000—100技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓kV額定電流A4s熱穩(wěn)定電流（kA）動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GW4—110D/2000110200040100<4>動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，具體參數(shù)如表6-11所示。表6-11GW4—110D/2000具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)GW4—110D/2000110kV110kV661.33A2000A142.8524.44kA100kA由表可知，所選隔離開關(guān)滿足選擇要求。4）出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)流過回路的最大持續(xù)工作電流：由上表可知GW4—110D/2000同樣滿足出線隔離開關(guān)的選擇。其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)的相同。所以選擇GW4—110D/2000作為110kv側(cè)出線隔離開關(guān)。5）母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的選擇由于110KV母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與主變110KV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同的設(shè)備。即選用LW14—110/2000型六氟化硫斷路器和GW4-110D/2000—100型隔離開關(guān)。6.3.335kV主變、出線側(cè)1）主變35kV側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：具體選擇及校驗(yàn)過程如下：<1>額定電壓選擇：<2>額定電流選擇：<3>額定開斷電流選擇：選擇LW8—35/3150型六氟化硫斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-12所示。表6-12LW8—35/3150型六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓(kV)最高工作電壓(kV)額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關(guān)合電流（峰值）（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（kA）合閘時(shí)間(s)分閘時(shí)間(s)LW8-35/315003540.5315031.58031.580≤0.1≤0.06<4>熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)主保護(hù)和后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0s和1.5s，則校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定的計(jì)算時(shí)間： 因?yàn)槭菬o限大電源系統(tǒng)，所以所以，，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。<5>動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)，具體參數(shù)如表6-13所示。表6-13LW8—35/3150具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)LW8—35/315035kV35kV1899.51A3150A17.85kA31.5kA45.44kA80kA509．8045.44kA80kA由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。2）主變隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)流過回路的最大持續(xù)工作電流： <1>額定電壓選擇： <2>額定電流選擇：選擇GN2-35/2000型隔離開關(guān)，其技術(shù)參數(shù)如表6-14所示。表6-14GN2-35/2000型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號額定電壓kV額定電流A4s熱穩(wěn)定電流（kA）動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GN2—35/20003520004085 <3>熱穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 <4>動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，所以，滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，具體參數(shù)如表6-15所示。表6-15GN2-35/2000具體參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)GN2-35/200035kV35kV1899.51A2000A509.8045.44kA85kA由表可知，所選隔離開關(guān)滿足選擇要求。 3）35kV出線、母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)由于35kV出線、母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與主變35kV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同的設(shè)備，而且動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)亦滿足要求。所以選用LW8—35/3150型六氟化硫斷路器和GN2-35/2000型隔離開關(guān)。6.4電流互感器種類和型式的選擇 在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇型式。35kV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，常用L(C)系列。35kV屋內(nèi)配電裝置常采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)，如LZ系列的樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)只適用于屋內(nèi)配電裝置?；ジ衅鞯臏?zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級，0.5～1級的電流互感器用于變電所的測量儀表，電能表必須用0.5級的電流互感器。熱電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過一次額定電流In1的倍數(shù)Kr來表示，故熱穩(wěn)定按下式校驗(yàn)：電流互感器的內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定性常以額定動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)表示，校驗(yàn)式如下：外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)主要是校驗(yàn)互感器出線端受到的短路作用力不超過允許值。有的產(chǎn)品樣本未標(biāo)明出線端部運(yùn)行作用力，而只給出動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kd。Kd一般是在相間距離為a=40cm，計(jì)算長度為Lm=50cm的條件下取得的。按下式校驗(yàn)：6.4.1主變220kV側(cè)電流互感器的選擇1、主變220kV側(cè)電流互感器的選擇1）按一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器一次回路最大持續(xù)工作電流：電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足：2）電流互感器種類和型式選擇 采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，安裝地點(diǎn)是屋外。3）準(zhǔn)確級的選擇 作電流、電能測量及繼電保護(hù)用，準(zhǔn)確級選擇0.5級。 根據(jù)以上三項(xiàng)，初選LCW-220(4x300/5)戶外獨(dú)立式電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-16所示。表6-16LCW-220(4x300/5)技術(shù)參數(shù)型號額定電流比（A）級次組合準(zhǔn)確級次二次負(fù)荷（Ω）10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定0.5級1級3級LCW-2204×300/50.5246060D1.21.2304）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ①．內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。②．外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，所以，滿足外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。綜上，所以LCW-220（4×300/5）滿足要求，具體數(shù)據(jù)如表6-17所示。表6-17LCW-220（4×300/5）具體參數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目LCW-220（4×300/5）計(jì)算數(shù)據(jù)220kV220kV1200A330.66A357.58101.82kA38.54kA6022.712、220kV母聯(lián)及旁路電流互感器的選擇 由于220kV母聯(lián)及旁路電流互感器與主變220KV側(cè)的運(yùn)行條件相同，故選用相同的電流互感器，即LCW-220（4×300/5）型電流互感器。6.4.2110KV側(cè)電流互感器的選擇1、主變110kV側(cè)電流互感器的選擇1）按一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器一次回路最大持續(xù)工作電流：電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足：2）電流互感器種類和型式選擇采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，安裝地點(diǎn)是屋外。3）準(zhǔn)確級的選擇 作電流、電能測量及繼電保護(hù)用，準(zhǔn)確級選擇0.5級。綜上，初選LCWD2—110/(2×600/5)型電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-18所示。表5-18、LCWD2—110/(2×600/5)型電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流比（A）級次組合準(zhǔn)確級次二次負(fù)荷（Ω）10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定倍數(shù)（倍）動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)（倍）0.5級1級3級二次負(fù)荷（Ω）倍數(shù)（倍）LCWD-1102×600/50.5/B/B0.5/B2215352.5×354）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ①．內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。②．外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，所以，滿足外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。綜上可知LCWD2—110/(2×600/5)滿足要求。具體數(shù)據(jù)如表6-19所示。表6-19LCWD2—110/(2×600/5)具體參數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目LCWD2—110/(2×600/5)計(jì)算數(shù)據(jù)110kV110kV1200A661.33A142.85148.49kA24.44kA87.514.402、110kV母聯(lián)電流互感器的選擇由于110kV母聯(lián)電流互感器與主變110KV側(cè)的運(yùn)行條件相同，故選用相同的電流互感器，即LCWD2—110/(2×600/5)型電流互感器。6.4.535KV側(cè)電流互感器的選擇1、主變35kV側(cè)電流互感器的選擇1）按一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器一次回路最大持續(xù)工作電流：電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足： 2）電流互感器種類和型式選擇35KV以下屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，常用L（C）系列。樹脂澆注絕緣的LZ系列只適用于35KV屋內(nèi)配電裝置。采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器，安裝地點(diǎn)是屋內(nèi)。 3）準(zhǔn)確級的選擇 作電流、電能測量及繼電保護(hù)用，準(zhǔn)確級選擇0.5級。選擇LZZBJ7-35（Q）/2000型電流互感器，本型電流互感器為環(huán)氧樹脂澆注絕緣全封閉支柱式結(jié)構(gòu)。適用于額定電壓為35kV及以下，額定頻率為50Hz或60Hz的戶內(nèi)電力系統(tǒng)中作電流、電能計(jì)量和繼電保護(hù)使用。本產(chǎn)品的特點(diǎn)為動(dòng)熱穩(wěn)定參數(shù)高，二次輸出容量大，絕緣性能穩(wěn)定，耐污穢等，可完全取代LCZ-35Q、LZZ-35Q等老式同類產(chǎn)品。該型互感器為支柱式結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧樹脂澆注，屬大爬距加強(qiáng)型絕緣，耐污穢，耐潮濕，適合污染重濕度大的地區(qū)使用。是全封閉式澆注結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品具有高動(dòng)熱穩(wěn)定性，適合短路電流較大的系統(tǒng)。其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-20所示。表6-20LZZBJ7-35（Q）/2000型電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流比（A）準(zhǔn)確級次額定二次負(fù)荷cosφ=0.8（滯后）（VA）1S熱穩(wěn)定電流（KA有效值）動(dòng)穩(wěn)定電流（KA峰值）0.20.5LZZBJ7-35(Q)2000/50.2/0.55050801304）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：。因?yàn)?，所以滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。2、35kV母聯(lián)電流互感器的選擇由于35kV母聯(lián)只在一臺主變停運(yùn)時(shí)才有大電流通過，與35kV母線側(cè)電流互感器相同，所以同樣選擇LZZBJ7-35（Q）/2000型電流互感器。6.5電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置按下列條件：型式：35kV～110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器；220kV及以上的配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確等級滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。按一次回路電壓選擇：按二次回路電壓選擇：二次回路電壓必須滿足測量電壓為100V。電壓互感器接線不同，二次電壓各不相同。準(zhǔn)確等級：電壓互感器在哪一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定。6.5.1220kV側(cè)母線電壓互感器的選擇型式：采用電容式電壓互感器，作電壓，電能測量及繼電保護(hù)用。額定電壓：準(zhǔn)確等級：用于保護(hù)、測量、計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級。查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊，選擇PT的型號：TYD—220。額定變比：6.5.2110kV側(cè)母線電壓互感器的選擇型式：采用串級絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護(hù)用。額定電壓：準(zhǔn)確等級：用于保護(hù)，測量、計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級。查《發(fā)電廠電氣部分》，選定PT的型號為：JCC2-110型。額定變比為：6.5.335kV母線設(shè)備電壓互感器的選擇型式：采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)電磁式PT，供電壓、電能和功率測量以及繼電保護(hù)用。額定電壓：準(zhǔn)確等級：用于保護(hù)、測量以及計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級。查《發(fā)電廠電氣部分》,選定PT型號：JD6—35額定變比為：35/0.1kV7.總結(jié)在學(xué)校、院系領(lǐng)導(dǎo)的安排下，我們進(jìn)行了為期近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這也是我們大學(xué)生涯里的最后一次設(shè)計(jì)?？催@兩個(gè)月來所做的緊張而有序的設(shè)計(jì)工作,禁不住生出很多感想，也就有一種總結(jié)的沖動(dòng)。首先來說，這次設(shè)計(jì)是我學(xué)了兩年本科全部課程之后的又一次重要檢驗(yàn)。它考驗(yàn)了我是否真的牢固掌握了全部所學(xué)的專業(yè)知識，以及運(yùn)用知識的能力并且是否具有廣泛的視角來看待機(jī)械方面的問題。就我而論，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深感覺到基礎(chǔ)知識的不健全和不牢固，因此尚不能很靈活的解決所遇到的全部問題。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出了這樣或那樣的不足和漏洞,說明了基本功的不扎實(shí)。所幸我得到了老師和同學(xué)們的熱情幫助,使這些問題得到了解決，這將對我以后的工作和學(xué)習(xí)有極大的幫助；再者,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)全面鍛煉了我駕御知識的能力,使我對這五年來所學(xué)的理論知識進(jìn)行了系統(tǒng)化、條理化、全面化的回顧和復(fù)習(xí),讓我懂得了如何運(yùn)用自己所學(xué)的知識，同時(shí)又學(xué)到了獵取其他知識的方法。這些都將作為課本知識的有益補(bǔ)充,為我們以后所要從事的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；最后，這次設(shè)計(jì)使我得到一次大規(guī)模檢索相關(guān)資料的機(jī)會，提高了運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)的能力。由于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的角度限制和知識的不夠系統(tǒng)和不夠完善，難免有錯(cuò)誤和不足之處敬請老師批評指正以完善此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。另外，真誠祝愿各位老師在今后的工作中取得更大的成績，為國家培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才。希望在以后的工作學(xué)習(xí)過程中能夠得到老師們熱忱的指導(dǎo)和幫助。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，我不僅收獲了知識而且也鍛煉了品質(zhì)，通過這次認(rèn)真而又細(xì)致的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對待事情的態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)更加有耐心，并且我更希望把所做的事情做好做完美，我想這將是一種很重要的財(cái)富。感謝本次設(shè)計(jì)，感謝遇見了麻煩和難題，感謝老師們的指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束也是另一種開始，相信本次畢業(yè)設(shè)計(jì)會令我走得更遠(yuǎn)也能取得更大的成就。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成代表著本科學(xué)習(xí)階段的最終結(jié)束，也為我們在校理論知識的學(xué)習(xí)畫上了句號。不由感慨頗多，寶貴的大學(xué)學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)瞬即逝，無論如何，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，我們要好好利用已經(jīng)學(xué)到的知識并且要繼續(xù)學(xué)習(xí)掌握新的知識，以便更新我們的知識系統(tǒng)。重要的是，我們要將所獲取的各種知識運(yùn)用于實(shí)踐，并用實(shí)踐來休整我們的不足和缺陷，使我們真正成為一名理論扎實(shí)而又具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力的電氣工作者。在此，我深深的感謝我所遇到的各位良師益友，是你們一起陪伴著我走過了大學(xué)的寶貴時(shí)光。參考文獻(xiàn)[1]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分[M].中國電力出版社，1989[2]應(yīng)敏華，程乃蕾，常美生.供用電工程.北京：中國電力出版社，2006.9[3]卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)200例.北京：中國電力出版社，2004[4]宋繼成.220～500kV變電所電氣主接線設(shè)計(jì).北京：中國電力出版社，2004[5]蘇小林，閻曉霞.電力系統(tǒng)分析.北京：中國電力出版社，2007[6]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.3版.北京：中國電力出版社，2007[7]西安交通大學(xué)，電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院等編著.短路電流實(shí)用計(jì)算法.北京：中國電力出版社，1982[8]電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分上、下冊[M].北京：中國電力出版社，1998[9]黃偉，付艮秀.電能計(jì)量技術(shù).2版.北京：中國電力出版社，2007[10]常美生，張小蘭.高電壓技術(shù).北京：中國電力出版社，2006.11[11]谷水清，李鳳榮.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).北京：中國電力出版社，2005附錄附錄一（原始資料）樞紐變電所有三個(gè)電壓等級，分別是220/110/35kv，為保證供電的可靠性需要裝設(shè)兩臺主變壓器，基本資料如下： 1）為保證供電的可靠性，變電所220kv側(cè)采用單母線分段接線，系統(tǒng)用兩條架空線路向本所供電，cosθ=0.85。 2）110kv側(cè)和35kv側(cè)除本所外無別的電源，110kv側(cè)采用雙母線接線,單母線分段運(yùn)行接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段接線。 3）110kv側(cè)最大負(fù)荷45MVA，重要負(fù)荷占60%，最大一回負(fù)荷10MVA，cosθ=0.85。 4）35kv側(cè)最大負(fù)荷20MVA，最大一回負(fù)荷6MVA，cosθ=0.8。 5）220kv線路的主保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.5s。110kv出線過流保護(hù)時(shí)間為1.5s，35kv出線過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2s。 6）220kv側(cè)綜合電抗X1=0.179；110kv側(cè)綜合電抗X2=1.667。附錄2（主變壓器保護(hù)配置圖）附錄2主變壓器保護(hù)配置圖致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在陶桓齊老師和同學(xué)們的精心指導(dǎo)和無私幫助下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，我代表我們組的設(shè)計(jì)成員向你們表示衷心的感謝！ 在選題、論文攥寫、零部件圖的繪制和設(shè)計(jì)過程中，我們得到了陶老師的悉心指導(dǎo)和大量幫助。指導(dǎo)老師的淵博知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)樸素的工作生活作風(fēng)、開卷有益的指導(dǎo)思想、勇于探索和孜孜不倦的竟業(yè)精神和培育人才的風(fēng)范，老師精湛的技術(shù)和扎實(shí)的專業(yè)知識，都深深的影響著我，將對我以后的學(xué)習(xí)、生活和工作大有裨益。此外，本次畢業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了很多困難和障礙，但是在老師、同學(xué)們的互相討論、幫助下，給了我很大的啟發(fā)，在大家的共同努力和幫助下，終于完成了這次對我有深遠(yuǎn)影響的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在此，向所有在本次設(shè)計(jì)過程中給我提供幫助的老師和同學(xué)們致以最衷心的謝意！正是他們無私的幫助和耐心的教誨，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利的完成。再一次向你們說一聲：謝謝！目錄TOC\o"1-3"\h\u221341.引言 196611.1概述 1321961.2我國變電所現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 184621.3原始資料簡要分析 3323182.電氣主接線設(shè)計(jì) 3301972.1電氣主接線設(shè)計(jì)基本原則 3296172.2電氣接線方式以及優(yōu)缺點(diǎn)分析 4214483.主變壓器選擇 6204303.1主變壓器容量和臺數(shù)的確定原則 6200423.2本所主變壓器容量的確定 7258173.3主變壓器相數(shù)的的選擇 7281773.4繞組數(shù)量和連接方式的選擇 889433.5阻抗和調(diào)壓方式 8115773.6冷卻方式 811183.7主變壓器型式選定 927744.短路電流計(jì)算 9189194.1短路的原因、類型及后果 9293694.2短路電流計(jì)算的目的 10281304.3系統(tǒng)元件標(biāo)幺值計(jì)算 10257264.4三相短路電流計(jì)算 12116674.4.1220KV母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 12HYPERLINK\l